CN117256204A - 层叠体、电路基板及电路基板的制造方法 - Google Patents

层叠体、电路基板及电路基板的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种层叠体，其具备第一金属层、配置于所述第一金属层上的绝缘层、及配置于所述绝缘层上的第二金属层，所述第一金属层的与所述绝缘层的接合面、及所述第二金属层的与所述绝缘层的接合面中的至少一者呈现出基准长度为250μm、单元的平均长度RSm为10μm以上100μm以下、且最大高度Rz为1μm以上20μm以下的表面粗糙度曲线。

Description

层叠体、电路基板及电路基板的制造方法
技术领域
本发明涉及适用于电路基板(金属基底电路基板)的制造的层叠体、电路基板及电路基板的制造方法。
背景技术
作为用于搭载以半导体元件为代表的电子/电气部件而形成混合集成电路的电路基板，迄今为止，各种电路基板已被实用化。电路基板根据基板材质而被分类为树脂电路基板、陶瓷电路基板、金属基底电路基板等。
树脂电路基板虽然廉价，但由于基板的导热性低，因此受限于以比较小的电力而被利用的用途。对于陶瓷电路基板而言，由于电绝缘性及耐热性高的陶瓷的特征，其适于在较大的电力下利用的用途，但具有昂贵的缺点。另一方面，金属基底电路基板具有两者中间的性质，适合于以比较大的电力利用的通用的用途，例如冰箱用逆变器、商用空调用逆变器、工业用机器人用电源、汽车用电源等用途。
例如，专利文献1中公开了使用以特定的环氧树脂、固化剂和无机填料为必需成分的电路基板用组合物，得到应力松弛性、耐热性、耐湿性和散热性优异的电路基板的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-266533号公报
发明内容
发明要解决的课题
如果能够将陶瓷电路基板代替为金属基底电路基板，则能够期待生产率的提高。在使用陶瓷电路基板的产业用模块领域等中，有时在苛刻的条件下施加高电压，这种条件下的高可靠性是必要的。
另外，陶瓷电路基板存在热循环时在基板上容易产生焊料裂纹的问题，但通过代替为金属基底电路基板，能够期待抑制焊料裂纹的产生。另一方面，在使用陶瓷电路基板的产业用模块领域等中，进行回流焊处理等高温处理，但在以往的金属基底电路基板中，有时在高温处理后绝缘层的粘接可靠性降低。
因此，本发明的目的在于提供一种层叠体，其能够形成具有高电压施加的条件下的优异绝缘可靠性、即使通过高温处理也能够维持高粘接可靠性的金属基底电路基板。另外，本发明的目的在于提供一种金属基底电路基板及其制造方法，该金属基底电路基板具有高电压施加的条件下的优异绝缘可靠性、即使通过高温处理也能够维持高粘接可靠性。
用于解决课题的手段
本发明例如涉及以下的[1]～[10]。
[1]
层叠体，其具备：
第一金属层；
配置于所述第一金属层上的绝缘层；和
配置于所述绝缘层上的第二金属层，
所述第一金属层的与所述绝缘层的接合面及所述第二金属层的与所述绝缘层的接合面中的至少一者呈现出基准长度为250μm、单元的平均长度RSm为10μm以上100μm以下、且最大高度Rz为1μm以上20μm以下的表面粗糙度曲线。
[2]
如[1]所述的层叠体，其中，所述第一金属层的与所述绝缘层的接合面以及所述第二金属层的与所述绝缘层的接合面这两者均呈现出所述表面粗糙度曲线。
[3]
如[1]或[2]所述的层叠体，其中，所述绝缘层的厚度为30μm以上。
[4]
如[1]～[3]中任一项所述的层叠体，其中，所述第一金属层及所述第二金属层含有60质量％以上的选自由铝、铜、铁、银、金、锌、镍及锡组成的组中的至少一种金属原子。
[5]
如[1]～[4]中任一项所述的层叠体，其中，所述绝缘层含有绝缘性树脂固化体和无机填料。
[6]
如[1]～[5]中任一项所述的层叠体，其中，所述单元的平均长度RSm及所述最大高度Rz满足下述式(A)，
RSm≥1.25Rz+12(A)。
[7]
电路基板，其具备：金属层；配置于所述金属层上的绝缘层；和配置于所述绝缘层上的金属电路部，
所述金属层的与所述绝缘层的接合面以及所述金属电路部的与所述绝缘层的接合面中的至少一者呈现出基准长度为250μm、单元的平均长度RSm为10μm以上100μm以下、且最大高度Rz为1μm以上20μm以下的表面粗糙度曲线。
[8]
如[7]所述的电路基板，其中，所述金属层的与所述绝缘层的接合面以及所述金属电路部的与所述绝缘层的接合面这两者均呈现出所述表面粗糙度曲线。
[9]
如[7]或[8]所述的电路基板，其中，所述单元的平均长度RSm及所述最大高度Rz满足下述式(A)，
RSm≥1.25Rz+12(A)。
[10]
电路基板的制造方法，其包括：
准备[1]～[6]所述的层叠体的工序；和
除去所述层叠体的所述第一金属层的一部分或所述第二金属层的一部分，从而形成金属电路部的工序。
发明效果
根据本发明，可提供能够形成金属基底电路基板的层叠体，所述金属基底电路基板具有高电压施加的条件下的优异绝缘可靠性、即使通过高温处理也能够维持高粘接可靠性。另外，根据本发明，可提供具有高电压施加的条件下的优异绝缘可靠性、即使通过高温处理也能够维持高粘接可靠性的金属基底电路基板及其制造方法。
附图说明
[图1]是示出层叠体的一个实施方式的截面图。
[图2]是示出电路基板的一个实施方式的截面图。
[图3]是示出实施例及比较例的电路部件中的RSm及Rz的关系的图。
具体实施方式
以下，对本发明的优选实施方式进行详细说明。
[层叠体]
本实施方式的层叠体具备第一金属层、配置于第一金属层上的绝缘层和配置于绝缘层上的第二金属层。本实施方式的层叠体也可以称为电路基板形成用层叠体。
在本实施方式的层叠体中，第一金属层的与绝缘层的接合面(S1)及第二金属层的与绝缘层的接合面(S2)中的至少一者呈现出基准长度为250μm、单元的平均长度RSm为10μm以上100μm以下、且最大高度Rz为1μm以上20μm以下的表面粗糙度曲线。
根据本实施方式的层叠体，能够形成具有在高电压施加的条件下的优异绝缘可靠性(特别是电绝缘性的经时劣化的抑制效果)、即使通过高温处理也能够维持高粘接可靠性的金属基底电路基板。对于由本实施方式的层叠体发挥出与绝缘可靠性相关的效果的理由而言，虽然未必明确，但认为是由于通过使金属层的至少一者成为呈现出上述表面粗糙度曲线的粗糙化状态，由此高电压施加时的电场集中得到抑制，由电场集中引起的绝缘可靠性的降低得到抑制。另外，对于通过本实施方式的层叠体而发挥出与粘接可靠性相关的效果的理由而言，虽然未必明确，但认为是由于通过使金属层的至少一者成为呈现出上述表面粗糙度曲线的粗糙化状态，金属层与绝缘层的界面变得容易耐受高温处理时的热应力，由高温处理引起的粘接可靠性的降低得到抑制。
需要说明的是，本说明书中，表面粗糙度曲线通过激光显微镜(KEYENCE公司制VK-X1000)来测定。
单元的平均长度(RSm)表示基准长度中的粗糙度曲线单元的长度的平均，是依据JIS B 0601由表面粗糙度曲线算出的值。最大高度(Rz)表示基准长度中的粗糙度曲线中最高的峰的高度(Rp)与最深的谷的深度(Rv)之和，是依据JIS B 0601由表面粗糙度曲线算出的值。
在本实施方式中，所谓“呈现出特定的表面粗糙度曲线”，是指在对象面的至少一部分可测得特定的表面粗糙度曲线。
(金属层)
构成第一金属层的金属材料没有特别限定，例如可以为铝、铜、铁、银、金、锌、镍、锡及包含这些金属的合金等。第一金属层可以由一种金属材料构成，也可以由两种以上的金属材料构成。
第一金属层优选含有选自由铝、铜、铁、银、金、锌、镍及锡组成的组中的至少一种金属原子(M1)。金属原子(M1)优选为选自由铝、铜及铁组成的中的至少一种，更优选为选自由铝及铜组成的组中的至少一种。
对于金属原子(M1)的含量而言，以第一金属层的总量为基准，例如可以为50质量％以上，优选为60质量％以上，更优选为70质量％以上，进一步优选为80质量％以上，可以为90质量％以上，也可以为100质量％。即，以第一金属层的总量为基准，金属原子(M1)的含量例如可以为50～100质量％、60～100质量％、70～100质量％、80～100质量％或90～100质量％，也可以为100质量％。
第一金属层例如可以是金属板。第一金属层的厚度没有特别限制，例如可以为0.01mm以上，优选为0.1mm以上，更优选为1.0mm以上。另外，第一金属层的厚度例如可以为10mm以下，优选为5.0mm以下，更优选为3.0mm以下。即，第一金属层的厚度例如可以为0.01～10mm、0.01～5.0mm、0.01～3.0mm、0.1～10mm、0.1～5.0mm、0.1～3.0mm、1.0～10mm、1.0～5.0mm或1.0～3.0mm。
第一金属层的接合面(S1)可以是经粗糙化处理的面。粗糙化处理的方法没有特别限定，可以没有特别限制地利用已知的粗糙化处理。作为粗糙化处理，例如可举出化学蚀刻处理、喷丸处理、抛光处理等。
粗糙化处理的条件没有特别限定，例如，适当选择接合面(S1)呈现出后述的表面粗糙度曲线(C)的条件即可。
构成第二金属层的金属材料没有特别限定，例如可以为铝、铜、铁、银、金、锌、镍、锡及包含这些金属的合金等。第二金属层可以由一种金属材料构成，也可以由两种以上的金属材料构成。
第二金属层优选含有选自由铝、铜、铁、银、金、锌、镍及锡组成的组中的至少一种金属原子(M2)。金属原子(M2)优选为选自由铝、铜及铁组成的组中的至少一种，更优选为选自由铝及铜组成的组中的至少一种。
对于金属原子(M2)的含量而言，以第二金属层的总量为基准，例如可以为50质量％以上，优选为60质量％以上，更优选为70质量％以上，进一步优选为80质量％以上，可以为90质量％以上，也可以为100质量％。
即，以第二金属层的总量为基准，金属原子(M2)的含量例如可以为50～100质量％、60～100质量％、70～100质量％、80～100质量％或90～100质量％，也可以为100质量％。
第二金属层可以是例如金属箔。第二金属层的厚度没有特别限制，例如可以为0.01mm以上，优选为0.02mm以上，更优选为0.03mm以上。另外，第二金属层的厚度例如可以为5.0mm以下，优选为3.0mm以下，更优选为1.0mm以下。即，第二金属层的厚度例如可以为0.01～5.0mm、0.01～3.0mm、0.01～1.0mm、0.02～5.0mm、0.02～3.0mm、0.02～1.0mm、0.03～5.0mm、0.03～3.0mm或0.03～1.0mm。
第二金属层的接合面(S2)可以是经粗糙化处理的面。粗糙化处理的方法没有特别限定，可以没有特别限制地利用已知的粗糙化处理。作为粗糙化处理，例如可举出化学蚀刻处理、喷丸处理、抛光处理等。
粗糙化处理的条件没有特别限定，例如，适当选择接合面(S2)呈现出后述的表面粗糙度曲线(C)的条件即可。
优选的是，第一金属层及第二金属层的与绝缘层的接合面(S1或S2)呈现出基准长度为250μm、单元的平均长度RSm为10μm以上100μm以下、且最大高度Rz为1μm以上20μm以下的表面粗糙度曲线(C)。若单元的平均长度RSm为10μm以上且最大高度Rz为20μm以下，则高电压施加时的电场集中得到抑制，由电场集中引起的绝缘可靠性的降低得到抑制。另外，如果单元的平均长度RSm为100μm以下且最大高度Rz为1μm以上，则金属层与绝缘层的界面容易耐受高温处理时的热应力，高温处理引起的粘接可靠性的降低得到抑制。
在表面粗糙度曲线(C)中，单元的平均长度(RSm)优选为15μm以上，更优选为20μm以上。另外，单元的平均长度(RSm)优选为80μm以下，更优选为60μm以下。由此，更显著地发挥上述效果。单元的平均长度(RSm)可以是例如10～100μm、10～80μm、10～60μm、15～100μm、15～80μm、15～60μm、20～100μm、20～80μm或20～60μm。
在表面粗糙度曲线(C)中，最大高度(Rz)优选为1.5μm以上，更优选为2.0μm以上。另外，最大高度(Rz)优选为15μm以下，更优选为10μm以下。由此，更显著地发挥上述效果。最大高度(Rz)例如可以是1～20μm、1～15μm、1～10μm、1.5～20μm、1.5～15μm、1.5～10μm、2.0～20μm、2.0～15μm或2.0～10μm。
在表面粗糙度曲线(C)中，单元的平均长度(RSm)及最大高度(Rz)优选满足下述式(A)。由此，具有电路基板的绝缘可靠性更优异的趋势。
RSm≥1.25Rz+12(A)
(绝缘层)
绝缘层例如可以是含有绝缘性树脂固化体和无机填料的层。
绝缘性树脂固化体例如可以是含有热固性树脂及固化剂的树脂成分的固化体。
作为热固性树脂，例如可举出环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂、热固性聚酰亚胺树脂及不饱和聚酯树脂等，其中，从粘接性及电绝缘性的观点考虑，优选环氧树脂。
环氧树脂只要能够通过固化剂固化即可。作为环氧树脂，可举出例如双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、聚丙二醇型环氧树脂、聚丁二醇型环氧树脂、萘型环氧树脂、苯基甲烷型环氧树脂、四苯酚甲烷型环氧树脂、联苯型环氧树脂、具有三嗪环的环氧树脂、双酚A环氧烷加成物型的环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、甲酚Novolac型环氧树脂、苯酚Novolac型环氧树脂等。环氧树脂可以单独使用一种，也可以组合两种以上使用。
固化剂只要是能够使热固性树脂固化的固化剂即可，可以根据热固性树脂的种类从已知的固化剂中适当选择。
在热固性树脂为环氧树脂的情况下，作为固化剂(环氧树脂用固化剂)，例如可举出胺系固化剂、酚系固化剂、酸酐系固化剂、硫醇系固化剂等。
胺系固化剂只要是具有氨基且能够使环氧树脂固化的固化剂即可。作为胺系固化剂，例如可举出芳香族胺系固化剂、脂肪族胺系固化剂、双氰胺等。
作为胺系固化剂，可以没有特别限制地使用作为环氧树脂用固化剂已知的胺系固化剂。胺系固化剂可以使用市售品，例如可以优选使用脂肪族聚胺、脂环式聚胺、芳香族聚胺等。
酚系固化剂只要是具有多个酚式羟基且能够使环氧树脂固化的固化剂即可。作为酚系固化剂，例如可举出Novolac型酚醛树脂、Resol型酚醛树脂等。
作为酚系固化剂，可以没有特别限制地使用作为环氧树脂用固化剂已知的酚系固化剂。酚系固化剂可以使用市售品，例如可以优选使用苯酚Novolac、二甲苯Novolac、双酚A型Novolac等。
酸酐系固化剂只要是具有2个羧基脱水缩合而成的结构、能够使环氧树脂固化的固化剂即可。作为酸酐系固化剂，例如可举出脂肪族酸酐、芳香族酸酐等。
作为酸酐系固化剂，可以没有特别限制地使用作为环氧树脂用固化剂已知的酸酐系固化剂。酸酐系固化剂可以使用市售品，例如可以优选使用邻苯二甲酸酐衍生物、马来酸酐衍生物等。
硫醇系固化剂只要是具有多个巯基且能够使环氧树脂固化的固化剂即可。作为硫醇系固化剂，例如可举出脂肪族硫醇系固化剂、芳香族硫醇系固化剂等。
作为硫醇系固化剂，可以没有特别限制地使用作为环氧树脂用固化剂已知的硫醇系固化剂。硫醇系固化剂可以使用市售品，例如可以优选使用脂肪族聚硫醚、脂肪族聚硫酯、含有芳香族的聚硫醚等。
相对于热固性树脂100质量份而言，树脂成分中的固化剂的含量例如可以为1.0质量份以上，优选为10质量份以上，更优选为20质量份以上，也可以为50质量份以上。另外，相对于热固性树脂100质量份而言，固化剂的含量例如可以为300质量份以下，优选为200质量份以下，更优选为150质量份以下，也可以为0质量份。即，树脂成分中的固化剂的含量相对于热固性树脂100质量份而言例如可以为0～300质量份、0～200质量份、0～150质量份、1.0～300质量份、1.0～200质量份、1.0～150质量份、10～300质量份、10～200质量份、10～150质量份、20～300质量份、20～200质量份、20～150质量份、50～300质量份、50～200质量份或50～150质量份。
树脂成分可以进一步含有上述以外的其他成分。树脂成分例如可以根据需要进一步含有固化促进剂、防变色剂、表面活性剂、偶联剂、着色剂、粘度调节剂、抗氧化剂、离子捕捉剂等。
树脂成分中的其他成分的含量例如可以为10质量％以下，优选为5质量％以下，也可以为0质量％。即，树脂成分中的热固性树脂和固化剂的总量例如可以为90质量％以上，优选为95质量％以上，也可以为100质量％。
绝缘性树脂固化体是树脂成分的固化体。
绝缘性树脂固化体的玻璃化转变点优选为125℃以上，更优选为150℃以上。由此，固化体在高温下的绝缘电阻提高，可形成高温时的绝缘可靠性更优异的绝缘层。另外，绝缘性树脂固化体的玻璃化转变点的上限没有特别限定，优选为400℃以下，更优选为350℃以下。由此，固化体的柔软性进一步提高，能够形成应力松弛性更优异的绝缘层。即，绝缘性树脂固化体的玻璃化转变点例如可以为125～400℃、125～350℃、150～400℃或150～350℃。
本说明书中，绝缘性树脂固化体的玻璃化转变点表示通过下述方法测定的值。
<玻璃化转变点的测定方法>
(1)测定试样的制作
将绝缘性树脂固化体切成0.1mm×5mm×40mm的板状尺寸，制作测定试样。
(2)玻璃化转变点的测定
使用动态粘弹性测定器(T&A Instruments公司制，“RSA 3”)，在频率10Hz、升温速度10℃/min的条件下在30℃～+300℃的温度范围内测定损耗角正切(tanδ)，将损耗角正切的值达到极大的温度作为玻璃化转变点。
以绝缘层的总体积为基准，绝缘层中的绝缘性树脂固化体的含量例如可以为1.0体积％以上，优选为10体积％以上，更优选为20体积％以上。另外，以绝缘层的总体积为基准，绝缘层中的绝缘性树脂固化体的含量例如可以为99体积％以下，优选为90体积％以下，更优选为80体积％以下。即，以绝缘层的总体积为基准，绝缘层中的绝缘性树脂固化体的含量例如可以为1.0～99体积％、1.0～90体积％、1.0～80体积％、10～99体积％、10～90体积％、10～80体积％、20～99体积％、20～90体积％或20～80体积％。
作为无机填料，例如可举出由氧化铝、二氧化硅、氮化铝、氮化硅、氮化硼等构成的无机填料。
从抑制由无机材料的水解引起的高温高湿环境下的电绝缘性的降低的观点考虑，无机填料优选以选自由氧化铝、二氧化硅、氮化硅和氮化硼组成的组中的无机材料为主成分。以无机填料的合计量为基准，无机填料中的该无机材料的含量优选为60质量％以上，更优选为70质量％以上，进一步优选为80质量％以上。
需要说明的是，例如，在无机填料含有大量氮化铝的情况下，有时在高温高湿环境下发生氮化铝的水解、电绝缘性降低。因此，以无机填料的合计量为基准，无机填料中的氮化铝的含量优选为40质量％以下，更优选为30质量％以下，进一步优选为20质量％以下。如上所述，通过以选自由氧化铝、二氧化硅、氮化硅及氮化硼组成的组中的无机材料为主成分，可显著地抑制这种水解引起的电绝缘性的降低。
无机填料的形状没有特别限定，可以为粒子状、鳞片状、多边形状等，优选为粒子状。
无机填料的最大粒径例如可以为250μm以下，优选为200μm以下，更优选为150μm以下。由此，具有绝缘层的电绝缘性进一步提高的趋势。另外，无机填料的最小粒径没有特别限定，从进一步提高绝缘层的导热系数的观点考虑，例如可以为0.05μm以上，优选为0.1μm以上。需要说明的是，本说明书中，无机填料的最大粒径及最小粒径表示体积基准的粒度分布中的d90直径及d10直径，它们用激光衍射式粒度分布测定装置测定。即，无机填料的最大粒径例如可以为0.05～250μm、0.05～200μm、0.05～150μm、0.1～250μm、0.1～200μm或0.1～150μm。
以绝缘层的总体积为基准，绝缘层中的无机填料的含量例如可以为1.0体积％以上，优选为10体积％以上，更优选为20体积％以上。另外，以绝缘层的总体积为基准，绝缘层中的无机填料的含量例如可以为99体积％以下，优选为90体积％以下，更优选为80体积％以下。即，以绝缘层的总体积为基准，绝缘层中的无机填料的含量例如可以为1.0～99体积％、1.0～90体积％、1.0～80体积％、10～99体积％、10～90体积％、10～80体积％、20～99体积％、20～90体积％或20～80体积％。
绝缘层例如可以通过使含有上述树脂成分和无机填料的组合物的涂膜固化来形成。
涂膜的固化例如可以通过热处理来进行。热处理可以以1阶段进行，也可以以2阶段进行。通过以2阶段进行热处理，可以经由涂膜的半固化体形成绝缘层。热处理的温度和时间可以根据热固性树脂和固化剂的种类等适当变更。
在以1个阶段进行热处理的情况下，热处理的温度例如可以为40～250℃，优选为70～180℃，热处理的时间例如可以为0.5～48小时，优选为1～6小时。
以2阶段进行热处理时，第1阶段的热处理(第一热处理)的温度例如可以为40～150℃，优选为50～100℃，第一热处理的时间例如可以为0.2～8小时，优选为0.5～5小时。另外，第2阶段的热处理(第二热处理)的温度例如可以为70～250℃，优选为120～180℃，热处理的时间例如可以为0.5～9小时，优选为1～6小时。
绝缘层例如可以通过将上述组合物的涂膜或该涂膜的半固化体配置于第一金属层与第二金属层之间并进行加热加压来形成。加压条件没有特别限定。加压可以在例如1MPa以上、优选5MPa以上、更优选8MPa以上的面压下进行。另外，加压可以在例如30MPa以下、优选25MPa以下、更优选20MPa以下的面压下进行。即，面压可以是例如1～30MPa、1～25MPa、1～20MPa、5～30MPa、5～25MPa、5～20MPa、8～30MPa、8～25MPa或8～20MPa。
绝缘层的厚度没有特别限定，从电绝缘性的观点考虑，例如可以为30μm以上，优选为50μm以上，更优选为80μm以上。另外，从热阻的观点考虑，绝缘层的厚度例如可以为500μm以下，优选为300μm以下，更优选为200μm以下。即，绝缘层的厚度可以是例如30～500μm、30～300μm、30～200μm、50～500μm、50～300μm、50～200μm、80～500μm、80～300μm或80～200μm。
图1是示出层叠体的优选的一个实施方式的截面图。图1所示的层叠体10具备第一金属层1、配置于第一金属层1上的绝缘层2和配置于绝缘层2上的第二金属层3。第一金属层1具有与绝缘层2的接合面S1。第二金属层3具有与绝缘层2的接合面S2。
接合面S1及接合面S2中的至少一者呈现出上述的表面粗糙度曲线(C)。
通过将层叠体10的第二金属层3加工成规定的形状而形成金属电路部，能够容易地制造电路基板。
优选的是，第一金属层1的接合面S1的与金属电路部相对的部分呈现出上述的表面粗糙度曲线。另外，优选的是，对于第二金属层3的接合面S2而言，作为金属电路部残存的部分呈现出上述的表面粗糙度曲线(C)。换言之，金属电路部优选形成在接合面S1的与呈现出上述表面粗糙度曲线(C)的部分相对的位置。另外，对于金属电路部而言，优选以接合面S2的呈现出上述表面粗糙度曲线(C)的部分残留的方式形成。
金属电路部的形成方法没有特别限定，应用已知的加工方法即可。
[电路基板]
本实施方式的电路基板具备金属层、配置于金属层上的绝缘层、配置于绝缘层上的金属电路部。
在本实施方式的电路基板中，金属层的与绝缘层的接合面(S1)、及金属电路部的与绝缘层的接合面(S3)中的至少一者呈现出基准长度为250μm、单元的平均长度RSm为10μm以上100μm以下且最大高度Rz为1μm以上20μm以下的表面粗糙度曲线(C)。
本实施方式的电路基板具有高电压施加的条件下的优异绝缘可靠性(特别是电绝缘性的经时劣化的抑制效果)，即使通过高温处理也能够维持高的粘接可靠性。对于由本实施方式的电路基板发挥出与绝缘可靠性相关的效果的理由而言，虽然未必明确，但认为是由于通过使金属层及金属电路部中的至少一者成为呈现出上述表面粗糙度曲线的粗糙化状态，由此高电压施加时的电场集中得到抑制，由电场集中引起的绝缘可靠性的降低得到抑制。另外，对于通过本实施方式的电路基板发挥出与粘接可靠性相关的效果的理由而言，虽然未必明确，但认为是由于通过使金属层及金属电路部中的至少一者成为呈现出上述表面粗糙度曲线的粗糙化状态，由此金属层或金属电路部与绝缘层的界面变得容易耐受高温处理时的热应力，由高温处理引起的粘接可靠性的降低得到抑制。
本实施方式的电路基板可以通过除去上述层叠体的第二金属层的一部分来制造。
在本实施方式的电路基板中，表面粗糙度曲线(C)可以与上述层叠体中的表面粗糙度曲线(C)相同。
作为本实施方式的电路基板中的金属层，可以例示与上述层叠体中的第一金属层相同的金属层。
作为本实施方式的电路基板中的绝缘层，可以例示与上述层叠体中的绝缘层相同的绝缘层。
本实施方式的电路基板中的金属电路部可以是除去了上述层叠体中的第二金属层的一部分的余部。即，构成金属电路部的材料及金属电路部的厚度可以与构成第二金属层的材料及第二金属层的厚度相同。
图2是示出电路基板的一个优选实施方式的截面图。图2所示的电路基板20是由图1所示的层叠体制造的电路基板，具备第一金属层1、配置于第一金属层1上的绝缘层2、和配置于绝缘层2上的金属电路部4。第一金属层1具有与绝缘层2的接合面S1。金属电路部4具有与绝缘层2接合的接合面S3。
接合面S1及接合面S3中的至少一者呈现出上述的表面粗糙度曲线(C)。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。
例如，本发明也可以涉及层叠体的制造方法，该制造方法具备：第一准备工序，其中，准备具有基准长度为250μm的表面粗糙度曲线中的单元的平均长度RSm为10μm以上100μm以下、最大高度Rz为1μm以上20μm以下的粗糙化面的第一金属层；第二准备工序，其中，准备具有基准长度为250μm的表面粗糙度曲线中的平均长度RSm为10μm以上100μm以下、最大高度Rz为1μm以上20μm以下的粗糙化面的第二金属层；第三准备工序，其中，准备包含含有热固性树脂和固化剂的树脂成分、和无机填料的组合物；配置工序，其中，在以粗糙化面彼此相对的方式配置的第一金属层与第二金属层之间配置组合物的涂膜或其半固化体；和加热加压工序，其中，通过加热加压形成绝缘层，得到具备第一金属层、绝缘层及第二金属层的层叠体。
第一准备工序可以是对金属层的一个面进行粗糙化处理而形成第一金属层的工序。另外，第一准备工序也可以是下述工序：对于具有粗糙化面的金属层，测定该粗糙化面的基准长度为250μm的表面粗糙度曲线，基于该表面粗糙度曲线中的单元的平均长度RSm和最大高度Rz来筛选第一金属层的工序。
第二准备工序可以是对金属层的一个面进行粗糙化处理而形成第二金属层的工序。另外，第二准备工序也可以是下述工序：对于具有粗糙化面的金属层，测定该粗糙化面的基准长度为250μm的表面粗糙度曲线，基于该表面粗糙度曲线中的单元的平均长度RSm和最大高度Rz来筛选第二金属层的工序。
本发明还可以涉及一种对具备第一金属层、配置于第一金属层上的绝缘层、和配置于绝缘层上的第二金属层的层叠体进行筛选的筛选方法。
上述筛选方法可以包括第一筛选工序，该第一筛选工序中，针对第一金属层的与绝缘层的接合面(S1)，测定基准长度为250μm的表面粗糙度曲线，筛选出该表面粗糙度曲线中的平均长度RSm为10μm以上100μm以下、最大高度Rz为1μm以上20μm以下的层叠体。
另外，上述筛选方法可以包括第二筛选工序，该第二筛选工序中，针对第二金属层的与绝缘层的接合面(S2)，测定基准长度为250μm的表面粗糙度曲线，筛选出该表面粗糙度曲线中的平均长度RSm为10μm以上100μm以下、最大高度Rz为1μm以上20μm以下的层叠体。
上述筛选方法可以包括第一筛选工序及第二筛选工序中的一者，也可以包括两者。
本发明还可以涉及对具备金属层、配置于金属层上的绝缘层、配置于绝缘层上的金属电路部的电路基板进行筛选的筛选方法。
上述筛选方法可以包括第一筛选工序，该第一筛选工序中，针对金属层的与绝缘层的接合面(S1)，测定基准长度为250μm的表面粗糙度曲线，筛选出该表面粗糙度曲线中的平均长度RSm为10μm以上100μm以下、最大高度Rz为1μm以上20μm以下的电路基板。
另外，上述筛选方法可以包括第二筛选工序，该第二筛选工序中，针对金属电路部的与绝缘层的接合面(S3)，测定基准长度为250μm的表面粗糙度曲线，筛选出该表面粗糙度曲线中的平均长度RSm为10μm以上100μm以下、最大高度Rz为1μm以上20μm以下的电路基板。
上述筛选方法可以包括第一筛选工序及第二筛选工序中的一者，也可以包括两者。
实施例
以下，通过实施例更详细地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。
(实施例1)
<组合物的制作>
将作为热固性树脂的萘型环氧树脂HP-4032D(DIC公司制，比重1.2g/cm3)100质量份和作为固化剂的苯酚Novolac树脂VH-4150(DIC公司制，比重1.1g/cm3)12.4质量份于170℃进行搅拌，得到混合物。接着，将该混合物、氮化硼(Denka公司制，比重2.27g/cm3)214.8质量份、湿润分散剂DISPER BYK 111(BYK-Chemie公司制，比重1.1g/cm3)0.7质量份、作为固化促进剂的TPP(北兴化学公司制，比重1.1g/cm3)0.6质量份、咪唑化合物2PHZ-PW(四国化成工业公司制，比重1.1g/cm3)1.0质量份用行星式混合机搅拌混合15分钟，制作组合物。需要说明的是，组合物中的各成分的体积基准的含量为：萘型环氧树脂为43.6体积％，苯酚Novolac树脂为5.9体积％，氮化硼为49.4体积％，湿润分散剂为0.3体积％，固化促进剂为0.3体积％，咪唑化合物为0.5体积％。
<层叠体的制作>
将得到的组合物以使半固化后的厚度成为0.20mm的方式涂布在厚度为0.038mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制的膜上，于100℃加热干燥70分钟，制作半固化体(B阶段片材)。将得到的半固化体从PET膜剥离，配置于金属板(厚度2.0mm的铜板)的粗糙化面上。接着，在半固化体上配置金属箔(厚度0.5mm的铜箔)的粗糙化面后，一边利用压制机施加面压10MPa，一边于180℃加热固化410分钟，得到层叠体。层叠体中的绝缘层的厚度为125μm。
需要说明的是，对于金属板及金属箔的粗糙化面，用后述的方法测定表面粗糙度曲线，求出单元的平均长度RSm及最大高度Rz。结果如表1所示。另外，测定构成绝缘层的树脂固化体的玻璃化转变温度。结果如表1所示。
<电路基板的制作>
将层叠体的金属箔上的规定位置用抗蚀剂掩蔽后，以硫酸-过氧化氢混合溶液作为蚀刻液对铜箔进行蚀刻。除去抗蚀剂并进行清洗干燥，由此得到具有直径20mm的圆电极(铜箔)的金属基底电路基板。对于得到的金属基底电路基板，用以下的方法进行绝缘可靠性和粘接可靠性的评价。结果如表1所示。
<表面粗糙度曲线的测定>
使用激光显微镜VK-X1000(KEYENCE公司制)观察金属板和金属箔的粗糙化面，通过数据分析软件的线粗糙度测定得到基准长度250μm的表面粗糙度曲线，通过JIS B 0601中规定的方法算出RSm、Rz。作为测定条件，物镜设定为x50，目镜设定为x约20，取得1处的数据。
<绝缘可靠性的评价>
对于得到的金属基底电路基板，在125℃环境下在圆电极-金属板间施加直流10kV的电压的试验条件下，进行高温高压偏压试验(V-t)。将从电压施加开始起到用耐电压试验机测定的漏电流值达到10mA以上的时间点的时间作为耐久时间。如果耐久时间为50分钟以上，则可以说是高温环境下的绝缘可靠性优异的金属基底电路基板。
<粘接可靠性的评价>
首先，作为破坏试验，将电路基板在285℃的加热板上加热处理5分钟后，冷却至室温，然后将金属板和金属箔从绝缘层剥离。在该破坏试验中，将发生绝缘层的内聚破坏的情况设为A，将在金属板与绝缘层的界面、或在金属箔与绝缘层的界面处发生界面破坏的情况设为B，评价粘接可靠性。
(实施例2～8和比较例1～4)
作为金属板和金属箔，使用粗糙化面中的单元的平均长度RSm和最大高度Rz为表1、表2或表3所示的值的金属板和金属箔，除此之外，与实施例1同样地进行层叠体的制作和电路基板的制作。对于得到的电路基板，与实施例1同样地评价绝缘可靠性和粘接可靠性。将结果示于表1、表2或表3。
(实施例9)
<组合物的制作>
将作为热固性树脂的双酚A型环氧树脂EXA-850CRP(DIC公司制，比重1.2g/cm3)100质量份、作为固化剂的二氨基苯基甲烷H-84B(D Acmex公司制，比重1.1g/cm3)34质量份、氧化铝AS30-1(昭和电工公司制，比重3.95g/cm3)900质量份用行星式混合机搅拌混合15分钟，制备组合物。另外，组合物中的各成分的体积基准的含量为：双酚A型环氧树脂为24.4体积％，固化剂为9.0体积％，氧化铝AS30-1为66.6体积％。
<层叠体的制作>
将得到的组合物以使半固化后的厚度成为0.20mm的方式涂布在厚度为0.038mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制的膜上，于100℃加热干燥20分钟，由此制作半固化体(B阶段片材)。将得到的半固化体从PET膜剥离，配置于金属板(厚度1.5mm的铝板)的粗糙化面上。接着，在半固化体上配置金属箔(厚度0.5mm的铜箔)的粗糙化面后，一边利用压制机施加面压10MPa，一边于180℃加热固化410分钟，得到层叠体。层叠体中的绝缘层的厚度为130μm。
另外，对于金属板及金属箔的粗糙化面，用与实施例1相同的方法测定表面粗糙度曲线，求出单元的平均长度RSm及最大高度Rz。结果如表2所示。另外，测定构成绝缘层的树脂固化体的玻璃化转温度。结果如表2所示。
<电路基板的制作>
将层叠体的金属箔上的规定位置用抗蚀剂掩蔽后，以硫酸-过氧化氢混合溶液作为蚀刻液对铜箔进行蚀刻。除去抗蚀剂并进行清洗干燥，由此得到具有直径20mm的圆电极(铜箔)的金属基底电路基板。对于得到的金属基底电路基板，与实施例1同样地进行绝缘可靠性和粘接可靠性的评价。结果如表2所示。
[表1]
[表2]
[表3]
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需要说明的是，图3是示出实施例1～6、8和9以及比较例1～4的金属板的RSm与Rz的关系的图。图3中，用圆标记的点表示实施例2、3、5、6、8或9，用三角标记的点表示实施例1或4，用四方形标记的点表示比较例1～4。
由表1～3和图3所示的结果可以确认，RSm和Rz满足式(A)时，可得到绝缘可靠性特别优异的电路部件。
RSm≥1.25Rz+12(A)
附图标记说明
1第一金属层，2绝缘层，3第二金属层，4金属电路部，10层叠体，20电路基板。

Claims (10)

1.层叠体，其具备：
第一金属层；
配置于所述第一金属层上的绝缘层；和
配置于所述绝缘层上的第二金属层，
所述第一金属层的与所述绝缘层的接合面及所述第二金属层的与所述绝缘层的接合面中的至少一者呈现出基准长度为250μm、单元的平均长度RSm为10μm以上100μm以下、且最大高度Rz为1μm以上20μm以下的表面粗糙度曲线。
2.根据权利要求1所述的层叠体，其中，所述第一金属层的与所述绝缘层的接合面以及所述第二金属层的与所述绝缘层的接合面这两者均呈现出所述表面粗糙度曲线。
3.根据权利要求1或2所述的层叠体，其中，所述绝缘层的厚度为30μm以上。
4.根据权利要求1或2所述的层叠体，其中，所述第一金属层及所述第二金属层含有60质量％以上的选自由铝、铜、铁、银、金、锌、镍及锡组成的组中的至少一种金属原子。
5.根据权利要求1或2所述的层叠体，其中，所述绝缘层含有绝缘性树脂固化体和无机填料。
6.根据权利要求1或2所述的层叠体，其中，所述单元的平均长度RSm及所述最大高度Rz满足下述式(A)，
RSm≥1.25Rz+12(A)。
7.电路基板，其具备：金属层；配置于所述金属层上的绝缘层；和配置于所述绝缘层上的金属电路部，
所述金属层的与所述绝缘层的接合面以及所述金属电路部的与所述绝缘层的接合面中的至少一者呈现出基准长度为250μm、单元的平均长度RSm为10μm以上100μm以下、且最大高度Rz为1μm以上20μm以下的表面粗糙度曲线。
8.根据权利要求7所述的电路基板，其中，所述金属层的与所述绝缘层的接合面以及所述金属电路部的与所述绝缘层的接合面这两者均呈现出所述表面粗糙度曲线。
9.根据权利要求7或8所述的电路基板，其中，所述单元的平均长度RSm及所述最大高度Rz满足下述式(A)，
RSm≥1.25Rz+12(A)。
10.电路基板的制造方法，其包括：
准备权利要求1或2所述的层叠体的工序；和
除去所述层叠体的所述第一金属层的一部分或所述第二金属层的一部分，从而形成金属电路部的工序。
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